第七章　电线电缆选择与敷设

第一节　概述第二节 线路电压损失计算第三节 电线电缆导体截面选择第四节 硬母线选择第五节 线路敷设本章小结

一、电线电缆的分类与结构第一节　概述

电线电缆——用以传输电能、信息或实现电磁能转换的线材产品。

裸导体——没有绝缘层的导体，其中包括铜、铝、钢等各种金属和复合金属圆单线、各种结构的架空输电线用的绞线、软接线、型线材等。

（一）裸导体

裸绞线（铜绞线 TJ 、铝绞线 LJ 、钢芯铝绞线 LGJ等）主要用于架空线路。架空线路是用杆塔、绝缘子将导线架设于地面上的电力线路。

架空线路的特点是投资省，易维护，但不美观、占空间，受气候条件和周围环境影响大，安全性可靠性不高。

裸型线材属于硬导体，其截面形状有管型、矩形及其他异形。配电装置中的汇流母线就是采用的硬导体，利用支柱绝缘子或绝缘夹具固定并对地绝缘。 接地系统与等电位联结导体也多采用裸导体。

（二）电力电缆

电缆——具有外护层并且可能有填充、绝缘和保护材料的一个或多个导体的组合体。用以传输和分配电能的电缆产品称为电力电缆。

橡胶聚氯乙稀交联聚乙烯矿物绝缘

几根（单根）绞绕的绝缘导线

6kV 级及以上电缆采用

使导体与导体间及导体与保护层之间相互绝缘

导体 :屏蔽层 :绝缘层 :

结构

包覆层增加电缆绝缘的耐压作用，并且防水、防潮

铠装层 :外被层 :

内护层 : 外护层 防止受到外界的机械力作用

保护铠装层、防腐

2. 电力电缆的结构1. 电力电缆的应用 广泛

3. 预分支电缆

预分支电缆——电缆生产厂家在生产主干电缆时按用户设计图纸预制分支线的电缆，是近年来的一项新技术产品。 预分支电缆适用于低压配电系统采用树干式接线、分支部位有规律分布且固定不变的场合，如用于高层民用建筑电气竖井的垂直配电干线、隧道、机场、桥梁、公路等照明配电干线等。

（三）绝缘电线

绝缘电线——导体及其绝缘层、屏蔽层（如具有时）的组合体。具有护套层的绝缘电线称为护套绝缘电线。 绝缘电线大量应用于低压配电线路及接至用电设备的末端线路。

（四）封闭母线（母线槽）

高压系统应用的封闭母线——用金属外壳将导体连同绝缘等封闭起来的组合体。 封闭母线包括离相封闭母线、共箱（含共箱隔相）封闭母线和电缆母线，广泛用于发电机出线、变压器出线、高压开关柜母线联络及其他输配电回路。

低压配电系统常用的封闭式母线干线，其结构是三相四线制母线封闭在走线槽或类似的壳体内，并由绝缘材料支撑或隔开，故又称为母线槽。

母线槽按绝缘方式分有： 密集绝缘母线槽——将裸母线用绝缘材料覆盖后，紧贴通道壳体放置，有较好的热传导和动稳定性，大电流母线槽推荐首选密集绝缘式；

空气绝缘母线槽——将裸母线用绝缘衬垫支承在壳体内，靠空气介质绝缘，价格低廉，绝缘不易老化，但散热性能不如密集绝缘好，阻抗较大；

空气附加绝缘母线槽——将裸母线用绝缘材料覆盖后，再用绝缘垫块支撑在壳体内的母线槽，类同于但优于空气绝缘母线槽。 母线槽按功能分有：馈电式母线槽——用来将电能直接从供电电源处传输到配电中心的母线

槽，常用于发电机或变压器与开关柜的连接线路，或者开关柜之间的连接线路；

插接式母线槽——用来传输电能并可引出配电分支线路的母线槽；

滑接式母线槽——用于移动设备的供电。

二、电线电缆的绝缘材料及护套（一）普通电线电缆

普通电线电缆所用的绝缘材料一般有聚氯乙烯（ PVC ）、交联聚乙烯（ XLPE ）、橡胶等。

聚氯乙烯绝缘电线、电缆主要用于 1kV 及以下低压线路。 交联聚乙烯绝缘电线、电缆，介质损耗低，性能优良，结

构简单、制造方便，外径小、重量轻、载流量大（耐热性能优于聚氯乙烯）、敷设方便，因而应用广泛。

橡皮绝缘电缆弯曲性能较好，能够在严寒气候下敷设，特别适用于水平高差大和垂直敷设的场合。

（二）阻燃电线电缆

电线电缆的阻燃性——在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，且残焰和残灼能在限定时间内能自行熄灭的特性。

阻燃电线电缆的阻燃等级从高到低分为 A 、 B 、 C 、 D四级。可根据要求选择，其中 D 级标准仅适用于绝缘电线。

阻燃电缆燃烧时烟气特性可分为一般阻燃型、低烟低卤阻燃型、无卤阻燃型三类。

（三）耐火电线电缆 电线电缆的耐火性——在规定试验条件下，试样在火焰中被燃烧一定时间内能保持正常运行的性能。 耐火电缆按绝缘材质可分为有机型和无机型两种。

一、一个集中负荷线路的电压损失

第二节 线路电压损失计算 配电线路的电压损失——配电线路始端电压与末端电压的代数差值。 为简化计算，忽略线路分布电容形成的电纳，并假设各相电抗相等。

每相电压损失：△ Uph＝ UA-UBad ab ac cb cos sinI R X

线电压损失：

△U 3 cos sinI R X n

1PR QX

U

电压损失的百分值：n

% 100U

UU

2

n

1( )

10PR QX

U

二、带多个集中负荷线路的电压损失

W W W W21n

1% ( )

10

n

i i i ii

U P R Q XU

总的电压损失

若以各负载功率来计算，则

21n

1% ( )

10

n

i i i ii

U PR Q XU

若线路全长采用同一截面 , 则

21 1n

1%

10

n n

i i i ii i

U r Pl x Q lU

可以证明，带有均匀分布负荷的三相线路，在计算其电压损失时，可将其分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负荷来计算。

一、导体截面选择条件

第三节 电线电缆导体截面选择

al% %U U

minS S

1. 发热条件（允许温升条件） L al I Ic al 或

2. 电压损失条件

3. 短路热稳定条件对绝缘电线、电缆和母线，

4. 经济电流条件 所谓经济电流是按电缆的初始投资与使用寿命期间的运行费用综合经济的原则确定的工作电流（范围）。

5. 机械强度条件 低压电线电缆导体截面还应满足过负荷保护配合的要求； TN 系统中导体截面大小还应保证间接接触防护电器能可靠断开电路（见第八章）。

k al

二、按发热条件选择电线电缆导体截面

按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量 Ial 大于通过相线的计算电流 Ic ，即 Ial ＞ Ic 。 所谓导线和电缆的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳态温度超过允许值的最大电流。

按发热条件选择导线所用的计算电流 Ic ，对配电变压器高压侧的导线，取为变压器额定一次电流 I1r.T 。对电容器的引入线，取为电容器额定电流 Ir.C

的 1.35倍。

影响导线和电缆的允许载流量的主要因素： 导线和电缆的导体材料与绝缘材料 导线和电缆的环境温度 导线和电缆的敷设方式 导线和电缆的并列根数

三、按短路热稳定条件选择电线电缆导体截面

1. 高压绝缘导线和电缆的短路热稳定条件

t 3min 10

QS S

K

等效条件

式中 ''2t k3 k D( )Q I t t 或 ''2

t k3 kQ I t

K—— 导体的热稳定系数，取决于导体的物理特性，如电阻率、导热能力、热容量以及绝缘材料的耐热特性。

短路点选取： 绝缘导线和电缆线路中间分支或接头处 保护动作时间：

对电动机等馈线的电缆，取主保护动作时间。当主保护有死区时，应取对该死区起作用的后备保护动作时间，并应采用相应的短路电流值计算。对其他电缆，宜取后备保护动作时间，并应采用相应的短路电流值计算。

2. 低压绝缘电线和电缆的短路热稳定条件

1 ）当短路持续时间大于 0.1s 但不大于 5s 时，满足短路热稳定的等效条件是：

kIS t

K

2 ）当短路持续时间小于 0.1s 时，满足短路热稳定的等效条件是：

K2S2≥I2t

低压短路电流交流分量有效值（ A ）

短路电流持续时间（ s ）。根据低压保护电器的动作特性确定

该值从低压保护电器的技术数据中查找

2400 kW, 1100kvar P Q

"k3 13.5kAI

例 7-1 某用户 10/0.38kV 变电所计算负荷为

，距离上级地区变电所 3km ，拟采用 YJV22-8.7/10 型 3 芯电缆直埋敷设供电。已知用户变电所 10kV 母线处三相短路电流为

，高压进线过电流保护动作时间为 0.8s ，断路器全开断时间 0.1s 。线路全长允许电压损失为 5％。试选择该用户高压进线电缆截面。

解：（ 1 ）先按短路热稳定条件选择电缆导体截面"2 2k3 k 3 3 2

min 2

( 0.05) (13.5kA) (0.9 0.05)s10 10 96mm

137A s / mm

I tS

K

初选高压电缆截面为 120mm2 。

（ 2 ）按发热条件进行校验2 2 2 2

c

n

(2400kW) (1100kvar) = 152.4A

3 3 10kV

P QI

U

al 245 A 0.9=220.5AI 满足发热条件

（ 3 ）按电压损失条件进行校验

2n

2

1%

10

12400 kW 0.181 /km 3km 1100kvar 0.095 /km 3km

10 (10kV)

1.62 5

U Prl QxlU

满足电压损失要求

例 7-2 某 220/380V 的 TN-C 线路全长 150m ，距线路首端 100m处接有一个集中负荷，最大负荷为 50kW＋ j40kvar 。线路末端接有一个集中负荷，最大负荷为 60kW＋ j 50kvar 。线路采用 YJV22-0.6/1 型四芯等截面铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆穿管埋地敷设，环境温度为 2

0℃，允许电压损失为 5％。已知线路分支处三相短路电流为 10kA ，线路首端安装的低压断路器短延时过流脱扣器动作时间为 0.2s 。试选择电缆截面。 解：（ 1 ）先按发热条件选择电缆截面

2 21 2 1 2

c

n

( ) ( )

3

P P Q QI

U

2 2(50kW+60kW) (40kvar+50kvar)215.9A

3 0.38kV

＝ ＝

al 271 A 0.85=230.4AI 查附录表 40 ，得 150 mm2 截面的电缆载流量

选择 YJV22-0.6/1－ 4×150 型电缆。

（ 2 ）按电压损失条件进行校验

1 1 2 2 1 1 2 22n

2

( ) ( )%

10

0.145 /km 50 kW 0.1km 60 kW 0.15km +0.077 /km 40kvar 0.1km 50kvar 0.15km

10 (0.38kV)

2.02 5

r Pl P l x Q l Q lU

U

满足电压损失要求

（ 3 ）按短路热稳定条件进行校验" 3

2 2k3min 2

10kA 10 0.2s31.3mm 150mm

143A s / mm

I tS

K

满足热稳定要求

四、先按电压损失条件选择电线电缆导体截面 当先按电压损失条件选择电线电缆截面时，由于导体截面未知，故有两个未知数，即导线单位长度的电阻和电抗。 可先假定一个单位长度的电抗值 x ,然后再进行选择计算。

al2

1 1n

1%

10

n n

i i i ii i

r Pl x Q l UU

2aln

1

1

110 %

n

i ini

i ii

r U U x Q lPl

Sr

式中 是导线材料电阻率的计算值，铜取 18.8 ，单位 Ω·m×10 － 9 。

例 7-3 设有一回 10kV LJ 型架空线路向两个负荷点供电，线路长度和负荷情况如图 7-4所示。已知架空线路线间几何均距为 1m ，空气中最高温度为 40℃，允许电压损失al%U ＝ 5 ，试选择导线截面。

解 （ 1 ）先按电压损失条件选择导线截面 1 1 2 2 1 1 2 2

AC 2n

%10

r Pl P l x Q l Q lU

U

2

1000kW 3km+800kW 5km 0.35 km 500kvar 3km+300kvar 5km

10 (10kV)

r

≤5

r≤0.564Ω/kmr

31.7

0.564S≥ ＝ mm2＝ 56.2 mm2 选取 LJ-70 导线

查附录表 13 可得： r＝ 0.46Ω/km ， x＝ 0.344Ω/km 。将参数代入得

AC %U＝ 4.252≤5可见， LJ-70 导线满足电压损失要求

。（ 2 ）按发热条件进行校验

2 21 2 1 2

AB

n

( ) ( )=

3

P P Q QI

U

2 2(1000kW 800kW) (500kvar 300kvar)

3 10kV

＝ =114A

查附录表 44 ，得 LJ-70 导线在 40℃条件下载流量为 215A，大于导线最大负荷电流，满足发热条件。

（ 3 ）校验机械强度

查附录表 31 ， LJ-70 导线满足机械强度要求。

五、按经济电流条件选择电缆导体截面

电缆线路总费用与导体截面的关系曲线

Sec=Ic / jec 经济截面 电缆线路的经济电流密度， A/mm2 。

可查设计手册或相关技术规定。

电缆线路电能损耗费用

电缆线路初始投资

电缆线路经济寿命期内的总费用

算出 Sec后，应选最接近的标准截面（可取较小的标准截面）。

经济截面选择范围

六、低压配电系统中性导体、保护导体、保护中性导体截面的选择

1. 中性导体（ N 导体）截面的选择序号 线路类型 选择条件

1单相两线制线路

2三相四线制线路

3存在高次谐波的三相线路

1 ）相导体截面不大于 16mm 2( 铜 ) ，中性导体（ N ）应和相导体具有相同截面

中性导体（ N ）应和相导体具有相同截面

2 ）相导体截面大于 16mm 2( 铜 ) ，且满足以下全部条件，中性导体截面可以小于相导体截面，但不应小于相导体截面的 50％且不应小于 16mm 2： a. 在正常工作时，中性导体导体预期最大电流（如有谐波电流应包括在内）不大于减少了的中性导体导体截面的允许载流量 b.已按规定进行了过电流保护 1 ）当谐波电流小于 33％时，可按相导体电流选择导体截面，但计算电流应除以表 7-1 中的校正系数（即导体载流量降低系数）； 2 ）当 3次谐波电流超过 33％时，它引起的中性导体电流超过基波的相电流。此时，应按中性导体电流选择截面，计算电流同样除以表7-1 中的校正系数

表 7-1 4 芯和 5 芯电缆存在高次谐波的校正系数

相导体电流中三次谐波含量（ % ）

校 正 系 数

按相导体电流选择截面 按中性导体电流选择截面

0～ 1515～ 3333～ 45

>45

1.000.86——

——

0.861.00

注： 1. 三次谐波含量（ % ）是指相导体中三次谐波电流（有效值）相对于相导体基波电流（有效值）的百分值。 2.表中数据适用于中性导体与相导体等截面的 4 芯或 5 芯电缆及穿管绝缘电线，以 3 芯电缆或 3 根电线穿管的载流量为基础，把整个回路的导体视为一综合发热体考虑。

33

1

100%I

HRII

三次谐波含量

例 7-4 设有一条三相四线制线路，三相负荷平衡，相导体基波电流为 60A 。当线路中含有 10％、 20% 、 40% 、 50％三次谐波时，试确定中性导体和相导体载流量的最低要求。

解： 1 ）当线路中含有 10％三次谐波时2 260 (60 10%) A=60.3AI N 60A 10% 3=18AI

可按相导体电流选择导体截面 由于中性导体电流不大，可以认为中性导体的发热不致导体载流量下降，计算电流的校正系数可取 1 ，即中性导体和相导体载流量只需大于 60.3A即可。

2 ）当线路中含有 20％三次谐波时， 2 260 (60 20%) A=61.2AI

N 60A 20% 3=36AI

可按相导体电流选择导体截面 由于中性导体电流较大，中性导体的发热会导致相导体载流量下降，须采用 0.86校正系数，即计算电流为 61.2A/0.86=71.2A ，中性导体和相导体载流量须大于 71.2A 。

NI I

NI I

3 ）当线路中含有 40％三次谐波时， 2 260 (60 40%) A=64.6AI N 60A 40% 3=72AI

应按中性导体电流选择导体截面 由于相导体电流较大，相导体的发热会导致中性导体载流量下降，须采用 0.86校正系数，即计算电流为 72A/0.86=83.7A ，中性导体和相导体载流量须大于 83.7A 。

4 ）当线路中含有 50％三次谐波时， 2 260 (60 50%) A=67.1AI N 60A 50% 3=90AI

应按中性导体电流选择导体截面 考虑到三个相导体处于低负荷状态，三相导体的发热量减少，抵消了中性导体产生的热。因此，计算电流的校正系数可取 1 。中性导体和相导体载流量只需大于 90A即可。

NI I

NI I

2. 保护导体（ PE 导体）截面的选择 （ 1 ）保护导体截面要满足线路发生单相短路故障时的单相短路热稳定性和保护灵敏度的要求。

表 7-2 保护导体（ PE 导体）截面选择相导体截面 S （ mm2 ） S≤16 16＜ S≤35 S＞ 35

PE 导体截面（ mm2 ） S 16 S/2

（ 2 ）电缆芯线以外的保护导体或与相导体不在同一外护物之内的保护导体，其截面不应小于：有机械保护时， 2.5mm 2

（铜）；无机械保护时， 4mm 2 （铜）。（ 3 ）当两个或更多个回路共用一个保护导体时，对应于回路中的最大相导体截面，按表 7-2 选择。3. 保护接地中性导体（ PEN 导体）截面的选择同时满足上述 N 导体和 PE 导体的要求，取其大者。且

（ 1 ）采用多芯电缆的干线，其 PEN 导体截面不应小于 4mm2 。 （ 2 ）配电干线采用单芯电缆作 PEN 导体和电气装置中固定敷设的 PE

N 导体，截面不应小于 10mm2 （铜导体）。

一、裸母线截面选择

第四节 硬母线选择

（一）按发热条件选择母线截面

按环境条件确定的母线载流量不应小于母线的计算电流。 一般，高压开关柜内主母线的载流量宜与进线断路器额定电流相当；变压器低压侧与低压开关柜主母线的载流量应考虑变压器的过载系数（一般取 1.2～ 1.3 ），但也不宜大于变压器低压侧额定电流的 1.5倍。

变压器低压侧与低压开关柜内的 N 母线、 PE 母线的截面不应小于相母线截面的一半。

（二）按短路动、热稳定校验截面

（ 1 ）工厂成套的高低压开关柜内母线的短路动、热稳定校验

max p3i i母线的额定峰值

耐受电流 安装地点的的最大三相短路电流峰值

2t tI t Q

母线的额定短时耐受电流

短路电流热效应，见第四章第四节

（ 2 ）现场安装的高低压配电母线的短路热稳定校验

t 310Q

SK

母线截面（ mm

2 ） 母线热稳定系数

短路动稳定条件为

短路热稳定条件为

（ 3 ）现场安装的高低压配电母线的短路动稳定校验短路动稳定条件为

c al 2

2 2cc f p31.73 10

lK i

DW

母线最大允许应力， Pa

短路电流作用于母线的计算应力

矩形截面导体的形状系数

相邻母线中心间距， m

母线截面系数， m3

20.167W hb母线竖放时， 母线平放时， 20.167W bh

二、封闭母线（母线槽）选择

1.额定电压选择

封闭母线（母线槽）的额定电压不应小于系统的标称电压。

2.额定电流选择

封闭母线（母线槽）的额定电流不应小于线路的计算电流。

3. 封闭母线（母线槽）的动、热稳定性校验

max p3i i 2t tI t Q

4. 电压损失校验 对较长距离的封闭母线（母线槽）还应校验其电压损失是否满足要求。

al21 1n

1% %

10

n n

i i i ii i

U r Pl x Q l UU

一、概述第五节 线路敷设

配电线路——用于供配电系统两点之间配电的由一根或多根绝缘导体、电缆、母线及其固定部分构成的组合。

建筑物电气装置中的配电线路又称为布线系统。配电线路的敷设应符合场所的环境特征、建筑物和构筑物的特征、人与布线之间可接近的程度、能承受短路可能出现的机电应力、能承受安装期间或运行中布线可能遭受的其他应力和导线的自重等条件。配电线路的敷设，应避免因环境温度、外部热源、浸水、灰尘聚集及腐蚀性或污染物质等外部环境影响带来的损害，并应防止在敷设和使用过程中因受撞击、振动、电线或电缆自重和建筑物的变形等各种机械应力作用而带来的损害。为保证线路运行安全和防火、阻燃要求，布线用塑料导管、槽盒及附件必须选用非火焰蔓延类制品。

二、绝缘导线布线序号 布线方式 适用场合

1 直敷布线 直敷布线宜用于正常环境室内场所和挑檐下的室外场所 建筑物顶棚内，严禁采用直敷布线

2线夹、绝缘子布线

瓷（塑料）线夹布线宜用于正常环境的室内场所和挑檐下室外场所。鼓形绝缘子和针式绝缘子布线宜用于室内、外场所

在建筑物顶棚内，严禁采用瓷（塑料）线夹、鼓形绝缘子和针式绝缘子布线

3金属导管、金属槽盒布线

金属导管、金属槽盒布线宜用于室内、外场所，但对金属导管、金属槽盒有严重腐蚀的场所不宜采用

建筑物顶棚内，宜采用金属导管布线、带盖封闭金属槽盒

4可挠金属电线保护管布线

可挠金属电线保护套管布线宜用于室内、外场所，但在易受机械损伤的场所不宜采用明敷设

建筑物顶棚内，可采用可挠金属电线保护套管布线

5地面内暗装金属槽盒布线

地面内暗装金属槽盒布线宜用于正常环境下大空间且隔断变化多、用电设备移动性大或敷有多种功能线路的场所，暗敷于现浇混凝土地面、楼板或楼板垫层内

6塑料导管、塑料槽盒布线

塑料导管、塑料槽盒布线宜用于室内场所和有酸碱腐蚀性介质的场所，但在高温和易受机械损伤的场所不宜采用明敷设

三、电力电缆布线序号 布线方式 适用场合

1 电缆埋地敷设

当沿同一路径敷设的室外电缆根数为 6根及以下且场地有条件时，宜采用电缆直接埋地敷设。在人行道下较易翻修情况或道路边缘，也可采用电缆直埋敷设

厂区内地下管网较多的地段，可能有熔化金属、高温液体溢出的场所，不宜直埋

在有化学腐蚀或杂散电流腐蚀的土壤中，不宜采用埋地敷设电缆

2电缆在排管内敷设

电缆排管敷设方式，适用于电缆数量不多（一般不超过 12根），而道路交叉较多，路径拥挤，又不宜采用直埋或电缆沟敷设的地段

3电缆在电缆沟或隧道内敷设

当电缆与地下管网交叉不多，地下水位较低，且无化学腐蚀液体和熔化金属液体流入可能的地段，当同一路径的电缆根数较多（一般为18根及以下）或道路开挖不便且电缆需分期敷设时，宜采用电缆沟布线。当电缆数量众多（一般多于 18根时），宜采用电缆隧道布线

受地下通道条件限制，与较多电缆沿同一路径有非高温的水、气和通讯电缆管线共同配置时，可在公用性隧道中敷设电缆

4电缆桥架（梯架、托盘）布线 电缆桥架（梯架、托盘）布线适用于电缆数量较多或较集中的场所

5 电缆在室内敷设 室内电缆敷设，包括电缆在室内沿墙及建筑构件明敷设、电缆穿金属管埋地暗敷设

6预制分支电缆布线

预制分支电缆布线宜用于高层、多层及大型公共建筑物室内低压树干式配电系统和建筑群的室外低压树干式配电系统的干线布线，也适用于建筑群道路和庭院的室外照明线路布线

本章小结 本章重点：电线电缆及其选择、硬母线选择。 本章难点：现场安装的硬母线动稳定校验。 教学基本要求：了解常用电线电缆的结构；熟悉常用电线电缆的类型选择、电缆敷设与室内布线要求掌握电线电缆截面的选择与校验方法。

矿物绝缘电缆

托盘式电缆桥架

梯级式电缆桥架